城镇百富策略白菜网污水和污泥处理过程中会产生大量由有机物腐败所造成的恶臭气体。臭味给人以感官不悦, 甚至会危及人体健康。近几年, 恶臭导致的污染公害事件在我国时有发生, 按照国际环保组织的要求, 我国已将其列为环保总体规划中。但随着城镇发展的加速, 污水、污泥处理设施离居住区距离越来越近, 因此城镇百富策略白菜网在运行过程中产生的恶臭气体问题亟待解决。

百富策略白菜网的臭气成分分为3类: (1) 含硫化合物, 如H2S、硫醇、硫醚类; (2) 含氮化合物, 如氨、胺类、酰胺、吲哚等; (3) 含氧有机物, 如醇、酚、醛、酮、有机酸等。其中H2S、NH3是臭味的主要组成成分[1]。

常见的方法有:活性炭吸附法、电离除臭法、燃烧除臭法、洗涤除臭法、纯天然植物提取液喷洒法和生物除臭法等。

(1) 活性炭吸附法。活性炭吸附除臭法是在吸附塔内设置各种不同性质的活性炭, 通过吸附致臭物质达到脱臭的目的。活性炭达到饱和后, 需进行再生或替换, 花费较大, 劳动强度大且再生后的活性炭吸附能力降低。

(2) 电离除臭法。电离除臭法是利用高压静电的脉冲放电, 形成非平衡态低温等离子体、羟基自由基等自由基团, 并产生臭氧, 从而将致臭的小分子H2S和NH3以及有机物氧化去除。该方法适用于处理低浓度、大风量恶臭气体。

(3) 燃烧除臭法。燃烧除臭法有直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧是在600~1000℃下, 使燃料气与恶臭气体充分混合, 实现完全燃烧, 最终产物为CO2和水蒸气。催化燃烧是使用催化剂, 恶臭气体与燃烧气的混合气体在200~400℃发生氧化反应以去除恶臭气体。在百富策略白菜网内, 常利用污泥消化后产生的沼气, 使一些强烈的臭气燃烧, 但工程实例较少[2]。

(4) 洗涤除臭法。洗涤除臭法是通过气液接触, 使气相中的污染物成分转移到液相中, 分为水清洗和药液清洗法。加入碱性物质或氧化剂等化学药剂可以提高硫化氢的去除效果。但该法对硫醇、挥发性脂肪酸或其他挥发性有机化合物的去除比较困难[3]。

(5) 纯天然植物提取液喷洒法。该除臭法的原理是将天然植物提取液雾化, 让雾化后的分子均匀地分散在空气中, 吸附空气中的异味分子, 并使异味分子更易与其他分子或空气中的氧气反应。目前这是一种广泛使用且安全有效的方法, 但对臭气浓度去除效果欠佳[4]。

(6) 生物除臭法。生物除臭法是利用微生物的生命活动降解恶臭物质, 将其转化为臭气浓度比较低或无臭的简单无机物质 (如二氧化碳、水和无机盐等) 和生物物质。目前采用较多的是填充式微生物脱臭法。该法利用下述原理达到脱臭目的:废气通过填料层时, 臭气中的恶臭物质溶解于水, 并被填料表面的微生物吸附, 进而被微生物分解, 达到净化气体的目的。

根据以上各种脱臭方法的分析, 活性炭吸附法、电离除臭法和燃烧除臭法设备投资高, 管理复杂, 运行成本高。洗涤除臭法必须配备较多的附属设施, 如药液贮存装置、药液输送装置和排出装置等, 运行管理较为复杂, 运行费用较高, 与药液不反应的恶臭物质较难去除, 效率较低[3]。植物提取液喷洒除臭法需要不断添加植物提取液, 运行费用较高。生物除臭法虽然占地面积较大, 但投资适中且运行管理简单。就污染物浓度、物理性质以及污染物的处理成本而言, 生物过滤除臭法是去除恶臭气体最可行的技术。目前, 该技术被广泛百富策略白菜网于百富策略白菜网的臭气处理, 处理效率较高, 处理后能达到相关的国家排放标准。

1986年荷兰的Ottengraf等提出了生物膜-双膜理论, 并建立了模型来描述低浓度有机废气的净化过程。Ottengraf的宏观基本模型是固体颗粒滤床, 颗粒表面被1层具有生物活性的水膜包裹, 即所谓的“生物膜”。生物膜法除臭可以概括为以下3个步骤[5]: (1) 恶臭气体首先同水接触并溶解于水中, 即由气膜扩散进入液膜, Pederson等人认为恶臭污染物浓度都是很低的, 该过程遵循亨利定律。 (2) 溶解于液膜中的有机污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜内, 进而被其中的微生物捕获并吸收。 (3) 进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解, 最终转化为无害的化合物。在净化过程中, 总吸收速率主要取决于气、液2相中的有机污染物扩散速率 (气膜扩散、液膜扩散) 和生化反应速率。

九天湖污水处理站位于厦门市集美新城核心区, 主体构筑物采用地埋式, 工程总用地面积:3844.59m2, 其中地上建筑占地面积:287.30m2。设计污水及再生水处理工程日处理水量:11000m3/d, 其中再生水满足杂用水水质标准, 尾水满足一级A标准。污水处理采用A2/O+MBR膜+深度除磷处理工艺。

为有效收集恶臭气体, 避免其无组织扩散, 通过管道收集预处理、生化处理池、污泥脱水间的废气, 再通过风机抽风收集恶臭气体。本工程的风量计算依据: (1) 根据水面积确定臭气量。 (2) 对构筑物整体加盖, 根据臭气空间容积确定脱臭气量。 (3) 根据换气次数。不进人或一般不进人的地方, 换气次数约为2~3次/h。有人长时间工作的空间, 换气次数为4~8次/h。 (4) 根据设备台数确定脱臭气量。除臭气量计算结果见表1。

根据计算结果取整, 总除臭气量为16000m3/h。选用风机:F4-72 (4A) 型, Q=4012~7419m3/h, P=2014~1320Pa, N=5.5k W, 2台;F4-72 (4.5A) 型, Q=5712~10562m3/h, P=2554~1673Pa, N=7.5k W, 1台。

具体设计参数如下:气体停留时间为50s;气速为130m/h;填料高度为1.8m;有效尺寸为15.0m×6.17m×4.5m;总有效池容为416.47m3;结构为钢砼。填料采用片状树皮, 规格为50~80mm占体积61m3;规格为100~200mm占体积61m3。树皮有较大的比表面积, 便于微生物和水附着, 同时可以为微生物提供一定的营养物质, 且价格便宜。

生物除臭系统工艺流程见图1。系统运行初期, 以该百富策略白菜网地下室集水坑里的污水作为基础菌种和微生物营养液。生物除臭系统采用气液逆流操作, 污水由泵传输至滤池顶部, 然后利用喷淋装置喷淋至填料。臭气通过管道由滤池底部进入, 在上升过程中与附着在滤池填料表面的生物膜接触而得以净化, 净化后的气体从滤池上部排出。

由于臭味物质的去除依靠附着在填料上的微生物新陈代谢作用, 因此在操作过程中需控制如下主要指标:

(1) 温度。一般而言, 在适宜的生长范围内, 温度每下降或升高10℃, 微生物的生长速率将降低或提高1~2倍, 则其对恶臭物质的去除效率也将相应地降低或提高, 有研究表明, 当温度为10℃以上时, 硫化氢和氨去除率几乎不受影响[6]。因此生物滤池的操作温度在10~45℃, 最佳温度在25~35℃。

(2) 湿度。水分不仅是微生物生命活动的必要成分, 而且也是吸收废气进而被微生物利用的溶剂, 因此维持滤料的最佳湿度是主要的运行要求。生物滤池湿度太低则水溶性恶臭物质难以及时进入液相, 且填料易干燥, 降低床内生物活性, 既影响了整体除臭效率, 又使得代谢产物不易排出滤池。但是生物滤池的湿度过高又会使得传质效率受到影响, 且会导致气体穿过阻力增大, 甚至还可能造成局部厌氧而影响除臭效率[3]。本工程通过控制喷淋次数和喷淋量, 使填料的含湿量为80%~90%。

(3) p H值。生物滤池中的大部分微生物在接近中性的环境下生物活性高, 恶臭的去除效率也高。由于恶臭气体中硫化氢的存在, 处理产生的酸性副产品使滤池内的p H值逐渐降低, 影响到微生物的活性, 从而降低恶臭物质的去除率。因此应采取措施, 将池内的p H值控制在5~7左右。定期对填料进行喷淋, 即可保证填料不干化, 为微生物提供正常生理活动所需的水分, 又可使池内p H值保持稳定, 同时, 也可将代谢产物及时排出, 避免其在填料中累积。

九天湖污水处理站投入运行后, 为评价其运行效果, 根据《城镇百富策略白菜网污染物排放标准》 (GB 18918-2002) , 对氨、硫化氢、臭气和甲烷浓度进行检测, 检测结果见表2。

从检测结果来看, 利用生物填料除臭效果显著, 处理废气能达到一级排放标准。

九天湖污水厂运行实践表明:生物除臭滤池百富策略白菜网于处理百富策略白菜网散逸的恶臭, 具有去除率高、不存在二次污染、运行成本低、操作管理简单等优点, 为国内城市百富策略白菜网恶臭气体的控制提供了参考, 值得推广。